ポリエステルファイバー：
ポリエステル繊維は、「製造された繊維であり、繊維形成物質は、ジヒドリックアルコール（HoroH）とテレフタル酸（P-HOOC-C6H4COOH）のエステルの重量の重量で少なくとも85％を構成する長い鎖合成ポリマーです」」。最も広く使用されているポリエステル繊維は、線形ポリマーポリ（エチレンテレフタレート）から作られており、このポリエステルクラスは一般に単にPETと呼ばれます。 PETの大きな汎用性のために、高強度、高弾性率、低収縮、低収縮、熱セットの安定性、光の硬さ、および耐薬品性耐性が説明されています。
合成繊維生産のプロセスフローチャート：
さまざまなプロセスフローチャート合成繊維相互に異なっていますが、基本的なプロセスは同じです。ここでは、すべての人にとって同じ合成繊維生産のフローチャートを提供しました。それは、繊維製造の基本的なシーケンスです。
原材料 /モノマー
↓
重合
↓
描画とストレッチ
↓
テクスチャリング
↓
混乱
↓
熱設定
↓
完成したフィラメント
原材料：
ポリエステルは、ポリに分割できる化学用語であり、多くのことを意味し、基本的な有機化合物であるエステルを意味します。ポリエステルの製造に使用される主要な成分は、石油に由来するエチレンです。このプロセスでは、エチレンはポリマー、ポリエステルの化学ビルディングブロックであり、完成したポリエステルを生成する化学プロセスはポリマー化と呼ばれます。
ポリマー形成：
ポリエチレンテラフタレート（PET）は凝縮ポリマーであり、エチレングリコールを使用してテレフタル酸またはジメチルテレフタレートのいずれかによって産業的に生成されます。非ウーヴェンズフィールドに関心のある他のポリエステル繊維は次のとおりです。
図2：ポリエチレンテレフタレートの産生
- ブロマイドが抑制された酸化を伴うP-キシレンから直接生成されるテレフタル酸（PTA）。
- テレフタル酸のエステル化によって初期段階で作られたジメチルテレフタレート（DMT）。ただし、2つの酸化段階とエステル化段階を含む別のプロセスでは、ほとんどのDMTが説明されています。
- エチレングリコール（例えば）は、エチレンの酸化により中間産物として最初に生成されました。さらにエチレングリコールは、エチレンオキシドと水と反応することによって得られます。
ポリマーの合成：
ポリマーの合成：S：代表的なポリエステルであるPETは、次の2つの方法のいずれかによって重合されます。エステルインターチェンジ：モノマーはジエチルテレフタレートとエチレングリコールです。
直接エーテル化：モノマーはテレフタル酸とエチレングリコールです。エステルインターチェンジと直接のエステル化プロセスの両方が、バッチごとまたは継続的に多腸の抑制ステップと組み合わされます。バッチワイズシステムには、2つの反応容器が必要です。1つはエステル化またはエステルインターチェンジ、もう1つは重合用です。連続システムには、少なくとも3つの容器が必要です。1つはエステル化またはせん断交換用、もう1つは過剰なグリコールを減らすために、もう1つは重合のためです。
PETを生産する別の方法は、固相の多腸の凝縮です。その過程で、プレポリマーの固有の粘度が1.0-1.4になるまで、溶融多腸合1節が継続され、その時点でポリマーが固体した硬化されます。事前結晶化は加熱によって実行されます（200を超えますoc）望ましい分子量が得られるまで。その後、粒子状ポリマーは回転するために溶けます。このプロセスは、繊維ペット繊維には人気がありませんが、一部の産業用繊維に使用されます。
分岐した架橋ポリエステル：グリセロールが二酸またはその無水物と反応することを許可されている場合、各グリセロールは1つの分岐点を生成します。そのような分子は、非常に高分子量に成長する可能性があります。内部結合が発生すると（同じまたは異なる分子の分岐からのヒドロキシル基と酸機能の反応）、ポリマーは架橋されます。硬く架橋されたポリマーは、溶媒の影響をまったく受けません。
繊維形成：
PET繊維と糸の生産のシーケンスは、重合（連続、バッチ、固形相）および回転（低いまたは強速度）プロセスのさまざまな方法に依存します。
製造プロセス：
ポリエステルは、いくつかの方法の1つによって製造されています。使用されるものは、完成したポリエステルが取るフォームに依存します。 4つの基本的な形式は、フィラメント、ステープル、牽引、繊維フィルです。フィラメント形式では、ポリエステル繊維の個々の鎖の長さは連続しており、滑らかな魅力的な生地を生成します。ステープルの形では、フィラメントは短く、所定の長さにカットされます。この形式では、ポリエステルは他の繊維と混ぜる方が簡単です。牽引は、連続したフィラメントがゆるく一緒に描かれる形式です。ファイバーフィルは、キルト、枕、アウターウェアの製造に使用される膨大な形です。最も頻繁に使用される2つの形式は、フィラメントとステープルです。
製造フィラメント糸：
重合
1。ポリエステルを形成するために、テレフタレートジメチルは、302〜410°F（150-210°C）の温度で触媒の存在下でエチレングリコールと最初に反応します。
2。得られた化学物質、モノマー（単一の非繰り返し分子）アルコールをテレフタル酸と組み合わせて、472°F（280°C）の温度に上げます。透明で溶けた新しく形成されたポリエステルは、スロットから押し出されて長いリボンを形成します。
乾燥
3.ポリエステルが重合から出現した後、長い溶融リボンは脆くなるまで冷却します。材料は小さなチップにカットされ、完全に乾燥して、一貫性の不規則性を防ぎます。
溶けた回転
4.ポリマーチップは、500〜518°F（260-270°C）で溶かして、シロップ様溶液を形成します。溶液は、スピナーレットと呼ばれる金属容器に入れられ、通常は丸いが、特別な繊維を生成するために五角形または他の形状である可能性があるという小さな穴から強制されます。スピナーレットの穴の数は、糸のサイズを決定します。これは、新しい繊維が集まって単一の鎖を形成するためです。
5。紡績段階では、他の化学物質を溶液に加えて、結果として得られる材料の炎症性、抗抵抗性、または染色を容易にすることができます。
繊維を描く
6.スピナーレットからポリエステルが出現すると、柔らかく、元の長さの5倍まで簡単に伸びます。ストレッチングにより、ランダムポリエステル分子が平行形成に整列します。これにより、繊維の強度、粘り強さ、回復力が向上します。今回は、フィラメントが乾くと、繊維は脆性ではなく固体で強くなります。
7.描画された繊維は、完成材料の必要な特性に応じて、直径と長さが大きく異なる場合があります。また、繊維が描画されると、それらはテクスチャまたはねじれて、より柔らかいまたは鈍い生地を作成することができます。
曲がりくねっています
8。ポリエステル糸が描かれた後、それは大きなボビンまたは平坦な巻きパッケージに巻かれ、材料に織り込む準備ができています。
製造主力繊維：
ポリエステルの主食繊維、重合、乾燥、および溶けた回転（上記のステップ1〜4）は、フィラメント糸の製造とほぼ同じです。ただし、溶融回転プロセスでは、製品が定番繊維である場合、スピナーレットにはさらに多くの穴があります。出現するポリエステルのロープのような束は牽引と呼ばれます。
牽引牽引
1.新しく形成された牽引は、厚い繊維を集める缶ですぐに冷却されます。いくつかの長さの牽引が収集され、加熱されたローラーに元の長さの3倍または4倍に引き寄せられます。
圧着
2。描かれた牽引は圧縮ボックスに供給され、繊維はアコーディオンのように折りたたませ、1インチあたり9〜15のクリンプ（cmあたり3-6）の速度で折り畳まれます。このプロセスは、後の製造段階で繊維をまとめるのに役立ちます。
設定
3.牽引が圧着された後、繊維を完全に乾燥させてクリンプを設定するために、212〜302°F（100-150°C）で加熱されます。クリンプの一部は、次のプロセス中に繊維から避けられないほど引き出されます。
切断
4.熱設定に続いて、牽引が短い長さにカットされます。綿とブレンドされるポリエステルは、1.25-1.50インチ（3.2-3.8 cm）の部分で切断されます。レーヨンブレンドの場合、2インチ（5 cm）の長さが切断されます。カーペットなどの重い生地の場合、ポリエステルフィラメントは6インチ（15 cm）の長さにカットされます。
スピニングプロセス：
PETの重合の程度は、そのエンドUSEに応じて制御されます。産業用繊維のPETは、より高い程度の重合、より高い分子量、および粘度が高くなっています。通常の分子量範囲は15,000〜20,000です。通常の押出温度（280-290oc）、それは低いせん断粘度が1000-3000の落ち着きです。低分子量ペットは265で回転しますoc、一方、超分子量ペットは300oc以上で紡がれます。通常、方向の程度は、回転プロセスの巻き上げ速度に比例します。理論的には、生産性の増加とともに最大の方向が10,000m/minの巻き上げ速度で得られます。皮膚が無効になっているため、7000m/minを超える巻き上げ速度で悪影響が現れる可能性があります。
描画プロセス：
均一なペットを生産するために、描画プロセスはガラス遷移温度を上回る温度で実行されます（80-90oc）。描画プロセスは製品に追加の方向を与えるため、抽選比（3：1-6：1）は最終的なエンドUSEによって異なります。テナシティが高い場合、より高い抽選比が必要です。方向に加えて、140〜220の温度範囲での図面中に結晶化度が発生する可能性がありますoC.
ポリエステルファイバー生産フローチャート：
図3：ポリエステル繊維生産フローチャート
最新のポリエステル生産（研究方法）：
フロリダ大学のBoncella博士とWagner博士は、この研究に関与している2人の科学者であり、2つの安価なガスからポリエステルを製造する方法を明らかにしています：一酸化炭素と酸化エチレン。今日最も一般的に使用されているポリエステルは、PETまたはポリエチレンテレフタレートと呼ばれています。科学者は、一酸化炭素とエチレンオキシドを使用して低分子量ポリエステルの産生に成功していますが、研究者は依然として反応をより効率的に機能させるために必要な触媒（化学反応をスピードアップする物質）を欠いています。彼らは、低DPの分子を採取し、1角形の分子を採取する化合物を探しています。彼らはこれまでのところ研究で成功してきましたが、彼らはまだ安価なガスから商業的に使用可能なポリエステルを生産していません。これが成功した場合、これらの調査結果を使用して現在のポリエステル製品を置き換えて、同じパフォーマンスを低価格で取得できます。最後に、私たちは皆、研究には忍耐と長期的な努力が必要であることを知っています。
PETの構造組成：
PETの際立った特性の1つは、ポリマー鎖のベンゼンリングに起因しています。芳香族の特性は、鎖の剛性につながり、無秩序な領域の変形を防ぎ、鎖間のファンデルワールス相互作用力が弱くなります。このため、ペットを結晶化するのは困難です。ポリエステル繊維は、結晶性、向きの半結晶および非結晶（アモルファス）領域で構成されていると見なされる場合があります。芳香族、カルボキシル、および脂肪族の分子基は、構成がほぼ平面であり、並んで存在します。隣接する分子の原子間の安定化距離は、通常、ファンデルワールス接触距離であり、分子間の異常に強い力の構造的証拠はありません。ペットの異常に高い融点（脂肪族ポリエステルと比較）は、異常な分子間力の結果ではなく、エステルの連鎖に起因しています。 PET鎖の結合は、鎖間の双極子の相互作用、誘導力、分散力によって引き起こされる水素結合とファンデルワールス相互作用の結果です。有用な繊維を形成する能力と結晶化する傾向は、これらの引力の力に依存します。
インタラクティブな力は、高分子間に柔軟性のない密着性のある梱包を生成し、水分、染料、溶媒に対する高弾性、強度、耐性を示します。高分子の柔軟性が限られているのは、主にエチレン基によるものです。拡張されたクエンチ繊維は、結晶化度の早期発達を示していません。結晶の成長は、描画時に発生し始めます。繊維のさまざまな状態を表すには、多くの基本的な構造モデルが必要です。押出後のアモルファス（方向なし）、寒い描画後のアモルファス（方向なし）、熱処理後の結晶方向、熱い描画、ストレッチ、アニーリングの後。結晶指向の形式は、高応力（高速）回転によっても取得できます。
微分スキャンカロリマティ（DSC）は、繊維内の結晶性と分子配向を測定できます。このタイプの分析は、ポリマーの結晶および非結晶型の融合熱の明確に異なる値に基づいています。サンプルの融合熱は、キャリブレーション標準と比較されます。結晶性は、次の関係によって決定されます。
％結晶性=Δhf/ΔH*f
どこ、h*f文献では約33.45 Cal/g（140 j/gに等しい）であると報告されている100％結晶ポリマーの融合熱です。繊維のTg（ガラス遷移温度）およびTM（融点）は、DSC分析によっても決定できます。密度とDSC測定の結果を表1に示します。
表1：ポリエステル繊維の結晶性
| |
密度勾配 |
DSC測定 |
| ファイバータイプのベースファイバー |
密度（g/cc） |
結晶性（％） |
TG（oc） |
TM（oc） |
∆H（cal/g） |
結晶性（％） |
| a |
1.3803 |
41.22 |
154.3 |
251.3 |
17.19 |
51.38 |
| b |
1.3584 |
45.80 |
161.7 |
254.6 |
16.61 |
49.65 |
| c |
1.3809 |
41.73 |
152.9 |
255.8 |
15.29 |
45.73 |
| d |
1.3871 |
47.34 |
161.0 |
255.5 |
15.40 |
46.03 |
| e |
1.3825 |
43.71 |
175.9 |
257.4 |
16.41 |
49.05 |
TG - ガラス遷移温度。
TM - 融解温度。
∆H - 融合熱。
絵を描くことなく急速に消光されたペットは不定形です。 PETの結晶化の温度範囲は、融点から融解点までの10°Cから、ガラス遷移温度よりも少し高い温度までです。oC.典型的なペットの結晶性は50％です。 PETの繰り返し単位は1.075 nmで、完全拡張チェーンの長さ（1.09 nm）よりもわずかに短いです。したがって、チェーンはほぼ平面です。結晶ユニットセルは、寸法a = 0.456nm、b = 0.594nm、c = 1.075nmの三リキニックです。ペットの結晶構造を図4の下に示します。結晶化のもう1つの要因は、ベンゼン環の位置です。ベンゼンリングが鎖軸（c）に配置されている場合、分子鎖の閉じた梱包はポリマーの結晶化を緩和します。
図4：ペットの結晶構造
一般的なポリエステル繊維特性：
- 強い
- ストレッチと縮小に耐性があります
- ほとんどの化学物質に耐性があります
- クイック乾燥
- 鮮明で回復力があります
- しわ抵抗性
- カビ耐性
- 耐摩耗性
- ヒートセットのプリーツと折り目を保持します
- 簡単に洗う
ポリエステル繊維の物理的特性：
- 厚さ：1.2d、1.5d、2.0d
- 色：白
- 長さ：可変カット長
- 密度：1.39 g/cc
- 粘り強さ：高、40〜80 CN/TEX
- 水分回復：0.4％（65％RHおよび20°C）
- 伸び：高、15〜45％
- 炎の反応：溶け、収縮、黒い煙
- 融点：260°C
ポリエステルの溶融プロセス：
溶融ポリエステルのIV（固有の粘度）と結晶化レベルは、完成品の性能を決定します。 IVが高いほど、結晶化度のレベルが高くなり、ポリエステルの溶融構造のバリア特性が向上します。ただし、モジュラス、靭性、伸びを大幅に減少させます。ポリオレフィンのようなポリマーでポリエステルを使用する利点は、その耐熱性とより大きな耐薬品性です。ポリエステルは中程度の酸素バリアも提供します。
ペット繊維の構造、特性、処理パラメーターの関係：
ポリエステル繊維の特性は、繊維構造の影響を強く受けています。繊維の適用性に強い影響を与える繊維構造は、紡績速度（糸状応力）、ホットドローイング（ストレッチング）、応力緩和、熱設定（安定化）速度など、繊維形成のプロセスパラメーターに大きく依存します。
回転する糸のようなストレスが巻き上げ速度を高くすると、PET分子が拡張され、その結果、スパンの均一性、伸長が低く、強度が高く、方向が高く、結晶化が高くなります。ホットドローイングは同じ効果を達成し、さらに高い方向と結晶性を可能にします。緩和とは、拡張分子のひずみと応力の放出であり、描かれた繊維の収縮が減少します。熱安定化とは、分子構造を「設定」する治療であり、繊維がさらなる寸法の変化に抵抗できるようにします。最終的な繊維構造は、温度、ストレッチ速度に大きく依存します。ドロー比（ストレッチの程度）、リラクゼーション比、熱設定の状態。結晶および非結晶の方向と結晶性の割合は、これらのプロセスパラメーターに応じて大幅に調整できます。
機械的特性：繊維のストレッチの程度が増加すると（より高い結晶性と分子配向を生成する）、引張強度や初期ヤング率などの特性も増加します。同時に、究極の拡張性、つまり、伸長は通常減少します。分子量の増加は、引張特性、弾性率、および伸長をさらに増加させます。 PET繊維の典型的な物理的および機械的特性を表2に示します。図5に応力ひずみ曲線を示します。曲線Cで表されるフィラメントは、曲線Dに示されている通常の粘り強さステープルよりもはるかに高い初期モジュラスを持っていることがわかります。高粘り強さのフィラメントとステープル（曲線AとB）は、非常に高い破壊強度と弾性率を持っていますが、伸びは比較的低いです。部分的な方向の糸（poy）と紡績フィラメント糸は、強度が低いが非常に高い伸長を示します（曲線E）。ペット繊維を繰り返し圧縮（たとえば、繰り返し曲げ）にさらすと、いわゆるキンクバンドが形成され始め、最終的にキンクバンドが亀裂に破損します。 PETの圧縮性安定性はナイロンの圧縮安定性よりも優れていることが示されています。
表2：ポリエステル繊維の物理的特性
| |
フィラメント糸 |
ステープルと牽引 |
| 財産 |
通常の粘り強さa |
高い粘り強さb |
通常の粘り強さc |
高い粘り強さd |
| 粘り強さを破る、e n/tex |
0.35-0.5 |
0.62-0.85 |
0.35-0.47 |
0.48-0.61 |
| 伸びを破る |
24-50 |
10-20 |
35-60 |
17-40 |
| 5％の伸びでの弾性回復、％ |
88-93 |
90 |
75-85 |
75-85 |
| 初期弾性率、n/texf |
いつでも接触米国
ルーシャン・モードン・タイムズ ルーシャン地区 福陽市 州江県 中国
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